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期刊信息/Journal information
洁净煤技术
洁净煤技术

宁宇

双月刊

1006-6772

jjmjs@263.net

010-84262927 84262909

100013

北京市和平里青年沟路5号 煤炭科学研究总院内

洁净煤技术/Journal Clean Coal Technology北大核心CSTPCDCSCD
查看更多>>本刊是由煤炭科学研究总院与煤炭工业洁净煤工程技术研究中心联合主办，经国家科委与新闻出版署正式批准，向国内外公开发行的国家级专业科技刊物，为全国中文核心期刊。主要刊载煤炭加工、煤炭高效洁净燃烧、煤炭转化、污染控制与废弃物管理等洁净煤技术方面的学术论文、研究报告、专题评述、国外技术动态和政策法规等文章。
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    移动式固体氧化物燃料电池系统集成技术研究现状与进展

    张瑞宇史继鑫王雨晴史翊翔...
    118-127页
    查看更多>>摘要：固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell,SOFC)是一种能量转换装置,可以通过电化学反应将燃料中的化学能直接转换为电能.目前,SOFC大多被视为固定式发电技术,然而因其具有燃料灵活性、高效率和高能量密度等特点,在移动式发电领域如辅助动力、无人机动力、远程电源等也具有广阔应用前景.与固定式SOFC应用相比,移动式SOFC研究进展起步相对较晚,技术较不完善.移动式SOFC系统通常包括电堆、重整器、供气装置、尾燃器、换热器和储能组件等核心组件.开发SOFC移动系统需要考虑系统的鲁棒性、易用性以及发电能力等,而移动式SOFC系统部件相对较复杂,这些部件的耦合匹配特性又会显著影响系统的紧凑性、启动特性及体积/质量功率密度.从热特性、启动策略及高功率密度混合动力系统集成等方面对国内外移动式SOFC系统集成技术的研究进展进行综述.最后,基于对现有研究成果的总结提出了未来移动式SOFC系统集成中存在的挑战,及在材料与工艺的改进、新型启动策略和混合系统设计与优化等方面的发展方向.

    固体氧化物燃料电池移动式应用热区集成快速启动混合动力系统

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    加压流化床Co-Ca催化煤焦加氢气化反应动力学

    刘佳敏顾素敏张荣李伟伟...
    128-135页
    查看更多>>摘要：煤催化加氢气化是极具发展潜力的煤制天然气技术,包括煤催化加氢热解和煤焦催化加氢气化2个步骤,其中煤焦催化加氢气化的反应速率远小于煤催化加氢热解的反应速率,是整个气化过程的速率控制步骤,因此建立适宜的煤焦催化加氢气化反应动力学对该技术的应用具有重要的意义.在小型加压流化床中,研究了 Co-Ca催化煤焦加氢气化过程中煤焦颗粒密度和孔隙结构随碳转化率的变化规律,发现随反应进行煤焦颗粒密度减小,孔隙总比表面积与反应速率线性相关,表明Co-Ca催化煤焦加氢气化反应符合随机孔模型的特征.通过调控反应温度、氢分压和Co负载量,获得了煤焦中碳转化率的变化规律.结果表明:650～850 ℃反应仍处于动力学控制阶段;反应温度超过750 ℃后,反应速率显著提升,进一步提升温度至850 ℃时,碳转化率由650 ℃时的16.32％增至95.32％.随氢分压升高,碳转化率增大,氢气分压由0.6 MPa增至2.5 MPa时,碳转化率由19.49％提高至94.11％.随Co催化剂负载量由1％提高至3％,碳转化率持续提升,继续增加Co负载量至5％,碳转化率变化较小.采用扩展随机孔模型,引入经验参数c和p对试验数据进行分析,得到煤焦催化加氢气化反应的活化能为122.7 kJ/mol,反应级数为1.54.模型预测的反应速率值与试验值之间的平均偏差为4.81％.

    煤焦催化加氢气化加压流化床反应动力学随机孔模型

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    电容层析成像测量甲醇制烯烃催化剂床层温度

    陈锡岳孟霜鹤张涛叶茂...
    136-143页
    查看更多>>摘要：甲醇制烯烃作为煤制烯烃的关键一环,对实现煤炭的综合利用有重要意义.这一过程是典型的放热反应,为提高甲醇转化率与产物选择性,需对床层温度进行在线监测.基于高温电容层析成像,提出一种在线测量催化剂床层温度(DMTO工业催化剂,ZSM-5分子筛)的方法.通过与介电常数变化极小的石英砂、氧化铝等床层材料的测量结果对比,发现不同催化剂的介电常数随温度变化规律不同,催化剂床层的测量电容值随温度变化敏感且重复性较好.因此可通过高温电容层析成像装置测量温度分布均匀的床层归一化电容平均值实现对床层温度的测量.通过采用薄壁石英管的固定反应器,对甲醇制烯烃催化剂、ZSM-5分子床层进行在线测温验证了该方法的有效性,发现通过线性反投影算法重构的ECTt图像,可获得床层温度分布.由此,可以通过高温电容层析成像装置实现对固定床床层床层测温.

    甲醇制烯烃分子筛催化剂在线测量电容层析成像温度

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    甲烷固体氧化物燃料电池的多物理场耦合积碳模型

    肖瑶刘志军魏炜许晓飞...
    144-154页
    查看更多>>摘要：烃类燃料的直接使用造成固体氧化物燃料电池(SOFC)阳极积碳并导致性能下降的严峻问题,开展积碳原因分析并采取减少积碳形成的措施是加快固体氧化物燃料电池商业化的重要课题.提出三维瞬态多物理场耦合积碳模型,通过仿真模型计算,研究不同条件、不同参数对固体氧化物燃料电池性能的影响,以评估电池的长期性能.在电池工作电压和积碳速率方面,计算结果与已有试验结果吻合较好.结果表明,随着积碳含量增加,阳极电极材料的孔隙率将减小,催化剂活性降低.当预重整程度降低、入口速度增加、操作温度增加、工作电压下降和燃料中氢气比例增大,积碳量均呈上升趋势.通常来说,积碳的增加会造成电池性能下降,如预重整程度的降低及入口速度的增加符合这一趋势.操作温度增加、工作电压下降和燃料中氢气比例增加虽然也会造成积碳量增加、电性能衰减严重,但电池性能呈上升趋势.研究表明,这一现象与甲烷裂解反应关系密切.

    固体氧化物燃料电池积碳孔隙率数值模拟

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    UCG污染物苯酚在PRB中穿透行为及数值反演

    王凡徐冰谌伦建李从强...
    155-161页
    查看更多>>摘要：煤炭地下气化(UCG)是集煤炭开发、转化为一体的煤炭清洁利用技术,但地下水污染风险已成为限制其推广应用的主要瓶颈之一.以有井式UCG为背景,以苯酚溶液为模拟UCG污染水,分别以砂、砂与有机膨润土和砂与活性炭混合材料构建模拟渗透反应墙(PRB)试验系统,利用有限元法和Python科学计算库NumPy及SciPy构建数值反演程序,研究苯酚在PRB中穿透现象.发现:①对充填砂和有机膨润土的PRB,随砂和有机膨润土质量比增加,扩散系数D和渗流速度q增大,弥散度λ和延迟因子R减小;对充填砂和活性炭的PRB,随砂和活性炭质量比增加,扩散系数D、渗流速度q和延迟因子R减小,弥散度λ增大.②混合材料质量比决定其孔隙率和吸附性能,对阻滞净化苯酚影响大.对砂和有机膨润土配制PRB墙体材料,质量比增大,PRB墙体孔隙率增大,苯酚初检时间缩短;对砂和活性炭配制PRB墙体材料,质量比增大,PRB墙体孔隙率减小,苯酚初检时间先增后减.③PRB对苯酚的吸附净化效果与机理:砂与有机膨润土构成墙体材料,其质量比存在阈值(本试验条件阈值2∶1),质量比小于该阈值时PRB对苯酚净化效果好,大于该阈值时净化效果急剧下降;砂与活性炭构成的墙体材料,其质量比小于2∶1时溶液渗流速度占主导作用,质量比大于2∶1时活性炭吸附性能占主导作用.

    煤炭地下气化地下水污染渗透反应墙数值反演有限元

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    水蒸气在褐煤孔隙中的吸附行为:试验研究与分子动力学模拟

    王成勇邢耀文王市委陈鹏...
    162-171页
    查看更多>>摘要：深入理解水在褐煤上的吸附是褐煤干燥提质技术的理论基础之一.采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)和低温氮吸附/脱附试验分析了褐煤的含氧官能团和孔隙结构,利用水蒸气吸附/脱附试验和分子动力学(MD)模拟探究了水蒸气在褐煤孔隙中的吸附行为.研究结果表明:褐煤样品丰富的含氧官能团和较多的微孔、中孔(孔径约2 nm),为水蒸气提供了吸附位点和吸附场所.水蒸气在煤样上的吸附过程可分为3个阶段.第1阶段,相对蒸气压(P/P0)＜0.21,水分子直接吸附于含氧官能团上,此时的吸附速度最大;第2阶段(P/P0=0.21～＜0.71),水分子与已吸附的水分子相互作用,促使水团簇逐渐生长;第3阶段(P/P0≥0.71),水团簇填充孔隙,并发生毛细凝聚,此时的吸附速度略大于第2阶段.根据Dent模型对水蒸气吸附等温线的拟合结果,吸附类型属于多级吸附,包括初级吸附(第1阶段)和次级吸附(第2、3阶段).初级吸附能(-48.77 kJ/mol)显著大于水的液化热(EL=-43.99 kJ/mol),而次级吸附能(-42.28 kJ/mol)略小于EL,表明吸附于褐煤的水呈液态.水蒸气脱附过程存在明显的脱附迟滞现象,表明水蒸气吸附稳定,较难去除,其中高压迟滞发生在P/Po ≈0.4～0.9,主要由毛细凝聚和"墨水瓶"效应引起;而低压迟滞发生在P/P0＜0.4,由水分子与含氧官能团间强相互作用引起.MD模拟结果与水蒸气吸附/脱附等温线分析结果一致,水分子优先吸附在孔隙中,与孔隙壁的含氧官能团形成氢键,且其扩散系数(2.98×10-5 cm2/s)与液态水的分子扩散系数相近.

    褐煤孔隙结构含氧官能团水蒸气吸附Dent模型分子动力学模拟

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    气泡对浮选精煤压滤压力及脱水性能影响机理

    杨长华董宪姝陈茹霞樊玉萍...
    172-179页
    查看更多>>摘要：起泡剂的加入使得煤泥浮选过程中产生稳定性强、黏度高、难以破灭的泡沫,大量泡沫的堆积严重制约了浮选精煤的压滤脱水效果.为探明气泡对浮选精煤的压滤压力及脱水性能的影响机理,使用新型加压脱水装置研究气泡对浮选精煤压滤压力、滤饼位移、滤液质量及滤饼水分的影响规律,并通过ImageJ图像处理、流变特性测试、FBRM试验和SEM表征等一系列方法对脱水机理进行探究.压滤结果表明,充气量为0.3 m3/h时,浮选精煤压滤所需压力由451.2 kg增至540.7 kg,滤饼水分增加10.7个百分点.ImageJ图像处理表明小直径气泡分布占比随充气量的增大而增大,流变性测试表明随充气量增加,浮选精煤黏度增大且动切力τ0由0.994 7 mPa增至1.170 3 mPa,说明颗粒定向重排作用增强;FB RM试验表明气泡的存在使浮选精煤粒径增大,发生凝聚现象,颗粒间相互作用力增大;SEM结果表明气泡使浮选精煤颗粒聚集现象明显.气泡的存在导致浮选精煤颗粒排列更加紧密,颗粒间毛细半径减小,过滤所需压力增大,同时滤饼孔隙变小,水分迁移路径更复杂,不利于水分脱除.

    气泡压滤压力颗粒相互作用脱水机理

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